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直江 崇; 勅使河原 誠; 二川 正敏; 水谷 春樹; 村松 壽晴; 山田 知典; 牛塚 悠司*; 田中 伸厚*; 山崎 和彦*
Proceedings of 8th International Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP 2019) (Internet), 5 Pages, 2019/05
レーザー切断は、J-PARC核破砕中性子源標的容器等の放射性廃棄物の減容処分方法の1つである。レーザーによる切断は、非接触で実施されるため従来の機械切断方法等と比較して遠隔操作による切断作業に適している。しかしながらレーザーは、切断時に生じる放射性物質を含むスパッタやヒュームの飛散が、周囲に汚染を広げるデメリットがある。近年、レーザー溶接において、ビームプロファイルの制御によるスパッタ飛散の低減技術が開発された。レーザー切断に本技術を適用する手始めとして、レーザー切断時における溶融部の挙動について物理モデルを構築するために、高速度ビデオカメラを用いて溶融部を可視化した。その結果、ヒュームとスパッタの発生は、時間的に独立していることを確認した。
林 克彦; 岸 裕和; 小林 保之*; 武部 篤治*; 藤山 哲雄*; 平本 正行*; 水谷 和彦*; 森田 篤*
JAEA-Research 2010-059, 92 Pages, 2011/03
JAEA-Research-2010-059.pdf:3.71MB
本検討では、坑道の掘削順序の影響に関する解析的検討、及び昨年度の追加として幌延の岩石試験で得られたひずみ軟化データを反映した解析検討を実施した。掘削順序の影響に関する解析的検討では、2次元モデルによる検討の範囲であるが、ある程度離隔を持った坑道掘削を先行して行い、後ほど坑道間の坑道掘削を行う方法が望ましいこと、ただし使用する掘削機械や実施工レイアウトなどを参考に、より現実的かつ詳細な検討が必要であることを示した。またひずみ軟化データを反映した解析検討では、幌延の岩石試験で得られた実測データを参考にしたモデルを適用することで、より信頼性の高いEDZを示すことができた。さらに、既往の多連設坑道の設計手法に関する検討から、設計実務への適用を指向した設計手法の体系化(案)を作成した。
林 克彦; 岸 裕和; 小林 保之*; 武部 篤治*; 藤山 哲雄*; 平本 正行*; 水谷 和彦*; 森田 篤*
JAEA-Research 2009-056, 86 Pages, 2010/02
JAEA-Research-2009-056.pdf:9.96MB
地層処分施設における多連設坑道設計の詳細化・実用化を図ることを目的として、数値解析に用いる構成則の影響に関する解析的検討、及び3次元モデルによる応力解放率に関する解析的検討を実施した。これらの解析的検討を通じて、多連設坑道の詳細設計時には、対象岩盤がひずみ軟化挙動を示すかどうかを確認し、解析に用いる構成則を適切に選定することが重要であること、及び2次元解析時において、坑道ごとに異なる応力解放率を設定する必要はなく、すべての坑道に対して同値の応力解放率を設定してよいことの2点を結論付けた。
林 克彦; 小林 保之; 平本 正行*; 水谷 和彦*; 森田 篤*
JAEA-Research 2009-016, 127 Pages, 2009/08
JAEA-Research-2009-016.pdf:5.23MB
本検討では「FEM弾塑性解析手法の信頼性向上に関する検討」として、平成19年度に課題として挙げた「多連設坑道モデルでの適切な解析領域の設定」と「簡略化モデルにおけるピラー全幅が塑性化した場合のFEM弾塑性解析の留意点」について検討した。また、「坑道の安定性向上に関する検討」として「支保工及び補助工法による塑性領域抑制効果」についても検討した。その結果、FEM弾塑性解析における多連設坑道モデルの解析領域は、側方領域3W
5W(Wは坑道群幅)、底面領域は3W4W程度が適切であることが判明した。ピラーで塑性領域が干渉し合うような場合には、ピラーに作用する荷重を適切に評価できないことが判明した。このため、ピラー全域が塑性化するようなことがないように坑道間隔を十分に取る必要があると考えられた。また、支保工効果については、支保工の設置時期,剛性により塑性領域抑制効果が異なることを確認した。ピラーの力学特性改良を目的とした補助工法は、塑性領域の抑制効果が大きいことを確認した。
平本 正行; 小林 保之; 中間 茂雄; 水谷 和彦*; 森田 篤*
JAEA-Research 2008-001, 84 Pages, 2008/03
JAEA-Research-2008-001.pdf:13.19MB
本検討では、地層処分施設における多連設坑道の設計手法について、第2次取りまとめの考え方に基づき、さらに詳細化・実用化を図ることを目的とし、EDZの発生挙動に関する検討(2章),ピラーの安定性評価に関する検討(3章)を行った。2章では、一処分パネル規模の坑道群をモデル化した「多連設坑道モデル」を対象に解析的検討を実施し、EDZの発生挙動について検討した。解析モデルの違いによる影響を把握するため、第2次取りまとめの解析モデルを地表面まで考慮した「簡略化モデル」についても検討した。その結果、両モデルはEDZの発生挙動が大きく異なることから、EDZの発生挙動を正確に予測評価するには、多連設坑道モデルを用いて解析領域を十分に確保することが重要であると考える。3章では、「ピラー強度」と「ピラーに作用する荷重」の2つの観点から、類似構造物におけるピラーの安定性評価に関する考え方をもとに、地層処分施設におけるピラーの安定性評価方法について検討した。その結果、多連設坑道モデルによる数値解析を実施すれば、ピラー強度及びピラーに作用する荷重をともに適切に評価できることから、地層処分施設におけるピラーの安定性評価方法を提案した。
井上 博之*; 吉野 尚人; 宮野前 俊一*; 水谷 和彦*; 野田 兼司*
JNC TJ8400 2004-005, 161 Pages, 2004/02
JNC-TJ8400-2004-005.pdf:18.59MB
本委託業務では,大久保モデルによる岩盤の長期力学的変形挙動評価手法の信頼性向上に資することを目的として,北海道幌延地域で採取された堆積軟岩を対象とした室内試験を行った。また,2002年度までの幌延試錘調査より判明している情報を用いて,幌延原位置試験実施予定領域の環境を想定し,処分坑構築時の空洞安定性評価に関する検討を行った。その結果,熱や乾燥などの試験条件が異なる場合の大久保モデルの各パラメータを多数取得することに成功し,その結果をもとに算出したクリープ寿命と実測のクリープ寿命の比較検討を行うことができた。また,ピットの掘削時,および長期経過後の力学的安定性について解析的な検討を行い,変位や緩み域の進展は,初期の段階で顕著であり,徐々に収束傾向を示す結果を得た。
片山 芳則; 水谷 剛; 内海 渉; 下村 理; 辻 和彦*
Physica Status Solidi (B), 223(2), p.401 - 404, 2001/01
被引用回数：18 パーセンタイル：66.81(Physics, Condensed Matter)液体セレンは常圧では鎖状分子からなる半導体である。以前の高圧下でのX線回折実験によって、8.4GPaでの液体セレンの構造は常圧での液体テルルの構造に似ていることがわかった。液体テルルは金属であることから、この結果は液体セレンが高圧下で金属になることを示唆している。事実、液体セレンの電気伝導度が高圧下で急激に下がることが最近報告された。この半導体金属転移と構造変化の関係を調べるために、転移の境界線付近でのX線回折実験をSPring-8の原研材料科学ビームラインを用いて行った。その結果、液体セレンの2.2GPaでの構造因子は常圧のものと似ているが、3.5GPa以上では第1ピークと第2ピークの強度比が逆転していくことがわかった。この強度比の逆転は約4GPaで温度を上げたときにも観察された。これらの結果は、半導体金属転移が構造の変化を伴うことを示している。
